• 터널과지하공간
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• 제31권5호
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• pp.374-384
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• 2021

본 논문에서는 암석시료의 CT 촬영 이미지상의 균열을 자동으로 탐지하는 새로운 인공지능 딥러닝 기법을 제안한다. 본 제안 기법은 2단계 딥러닝 객체인식 알고르즘인 Faster R-CNN을 기반으로 회전 가능한 경계박스(bounding box) 개념을 도입하여 알고리즘을 개조하였다. 회전 경계박스의 도입은 관심 균열 영역 밖의 배경의 불균질성 및 균열의 크기와 형태에 영향을 받는 딥러닝 객체인식기법 상의 고유한 어려움을 극복하기 위한 핵심 역할을 한다. 본 회전형 경계박스의 사용은 일반적으로 사용되는 영상 수평축과 평행한 경계박스 사용의 경우와 비교하여 긴 형태의 균열 형상 특성에 매우 잘 부합된다. 즉, 좋지않은 영향을 끼치는 경계박스 내 균열 이외 배경영역의 비율을 최소화 시킬 수 있다. 이외에도, 회전 경계박스의 추가적인 이점은 인식된 균열의 방향에 따라 회전하여 추론되는 경계박스를 통해 균열의 방향과 길이에 대한 정보를 직접적으로 얻을 수 있다. 본 제안기법의 적용성을 검증하기 위하여, 이미지상에서 매우 불균질한 화강암 시료에 인공적으로 균열을 발생시킨 다수의 암석시료 영상을 딥러닝 학습에 사용하고 추론 성능 실험을 진행하였다. 그 외에도, 동일 조건에서 사암과 셰일 암석 시료에도 적용하여 검증하였다. 결론적으로, 제안된 기법을 통해 균열 객체 인식의 평균 추론정확도(mAP)값이 0.89 정도 수준의 우수한 추론 성능을 보였으며, 기존 기법에 비해 추론된 경계박스 내 균열과 배경 영역의 비율 측면에서 배경의 비율이 획기적으로 최소화되는 유리한 추론 검증 결과를 보였다.

• 터널과지하공간
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• 제30권3호
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• pp.256-269
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• 2020

본 연구의 목적은 KURT 화강암 시료의 포화유무에 따른 균열손상 기준과 파괴인성의 변화를 측정하는 것이다. 이를 위하여 일축압축시험을 이용한 소성체적변형률을 통해 KURT 화강암의 균열손상 기준을 도출하였다. 또한 암석의 파괴인성을 보다 신뢰성 있게 측정하기 위해 암석의 비선형적 변형에 대한 보정(Level II Method; ISRM, 1988) 을 통해 포화유무에 따른 KURT 화강암의 수정 파괴인성(corrected fracture toughness)을 측정하였다. 시험결과 건조시료의 평균 균열개시 응력(σ_ci)과 균열손상 응력(σ_cd)은 91.1 MPa과 128.7 MPa이었으며, 포화시료의 평균 균열개시 응력(σ_ci)과 균열손상 응력(σ_cd)은 58.2 MPa과 68.2 MPa이었다. 건조시료에 비해 포화시료의 균열개시 응력은 36% 감소하였으며 균열손상 응력은 건조시료 대비 47%나 감소되는 결과를 나타내었다. 균열손상 응력(σ_cd)이 상대적으로 더욱 감소하였음을 감안할 때 시료의 포화로 인해 더 낮은 응력조건에서 구조물에 대한 손상이 쉽게 발생할 수 있음을 알 수 있다. KURT 화강암의 비선형성을 고려한 수정 파괴인성은 0.811 MPa·m^0.5이었으며 포화시료의 수정 파괴인성은 0.620 MPa·m^0.5이었다. 즉 암석의 비선형성을 고려함으로써 파괴인성의 증가를 확인할 수 있었으며, 암석의 포화시 수정 파괴인성은 24% 감소하였다. 따라서 지하수 포화로 인해 암석 내 균열의 생성과 진전에 대한 저항성이 감소함을 알 수 있다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제30권5호
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• pp.25-35
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• 2014

팔공산 주변의 퇴적암은 백악기 후기 화강암질 마그마의 관입에 의해서 접촉변성암인 혼펠스로 변성되었다. 이 혼펠스는 팔공산 화강암체 주변 2.0~3.5km 범위로 분포하고 있으며 퇴적암과 혼펠스의 경계는 명확하지 않다. 본 연구에서는 5개 선별된 지역의 35개 지점에서 채취한 신선한 암석시료에서 350개의 공시체를 성형하여 실내시험을 수행하였다. 시험결과 함수비와 흡수율은 화강암 경계부와 멀어질수록 증가하였지만, 단위중량, 초음파속도, 점하중강도 및 슬레이크 내구성 지수는 감소하였다. 이는 화강암 경계부로부터 멀어질수록 혼펠스의 변성도가 낮아짐을 의미하는데, 거리에 따른 특성치의 변화 및 특성치와의 상관성을 회귀 분석하여 관계식을 제시하였다. 또 시험 결과 중 P파속도와 점하중강도를 바탕으로 혼펠스의 역학적 등급분류 기준을 제안하였다.

• 터널과지하공간
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• 제17권4호
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• pp.266-284
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• 2007

최근 국내 터널 분야에서는 현장타설 콘크리트 라이닝을 생략한, 이른바 무라이닝 터널을 적용하려는 시도가 수차례 있었으나 숏크리트가 영구 지보재로서의 성능을 확보하고 있는지에 대한 의구심으로 인해 시공으로는 이어지지 못하고 있다. 숏크리트는 시공 상 문제뿐만 아니라 강도기준이 유럽에 비해 현저히 낮고 내구성에서도 많은 문제를 내포하고 있는 것으로 파악되고 있다. 본 연구에서는 효율적인 배합개선을 통하여 압축강도 40 MPa, 휨강도 4.5 MPa 이상의 고강도 숏크리트를 개발하였으며 급결제 종류와 실리카퓸 첨가량을 주 변수로 하여 최대 2년까지의 성능변화 추이를 분석하였다. 또한 단기 내구성 평가를 위해서는 동결융해, 중성화, 염해에 따른 실험실 촉진 실험과 투수시험을 실시하였으며 장기 내구성 검증을 위해서는 실제 운영 중인 고속도로 터널 내에 시편을 적치하여 복합 환경에 대한 영향을 조사하였다. 분석결과 알칼리프리계만이 유일하게 고강도 목표기준을 만족하였으며, 또한 개발된 고성능 숏크리트가 내구성에 있어서도 매우 우수한 것을 확인하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제10권3호
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• pp.303-312
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• 2008

암석의 물성평가 및 파괴모델 실험을 위하여 다축압축 실험이 자주 사용된다. 다축압축 실험을 통한 암반의 거동 평가시 정확한 결과의 산출을 위하여 실험체와 가압판 경계면에서의 경계조건에 대한주의를 기울일 필요가 있다. 일반적으로 철제로 된 일체형 가압판의 사용시 실험체의 경계면과 하중재하판사이에서 발생하는 마찰저항으로 인하여 실험체 경계부에서부터 응력회전 현상이 발생하여 경계면에서부터 작용하는 외력의 방향은 회전하게 된다. 이와 같은 실험체/하중재하판 경계면 사이에서 발생하는 마찰저항을 감소시키기 위하여 다양한 방법이 제시되었다. 그 중 대표적인 예가 빗살구조의 하중재하판이다. 본 논문에서는 빗살구조의 하중재하판의 단점을 극복하고 하중재하판의 공간이 상대적으로 덜 차지하는 롤러로 지지된 피스톤 형태의 하중재하판을 소개하고 있다. 롤러로 지지된 피스톤 형태의 하중재하판은 지지강성이 충분한 짧은 피스톤 후면에 샤프트 형태의 롤러를 설치하여 실험체의 변형과 동시에 각 피스톤이 동반하여 거동하도록 구성되었다. 본 논문에서는 롤러 지지된 피스톤의 구조 상세 및 요구되는 기능에 대한 검증을 위하여 측면부 마찰저항 실험과 이축압축 실험이 수행되었으며 실험결과와 수치해석 결과의 비교를 통하여 장비의 적용성에 대한 검증이 이루어 졌다.

• 터널과지하공간
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• 제22권5호
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• pp.321-329
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• 2012

미생물의 유무에 따른 티탄철석의 물성변화를 살펴보기 위하여 공극률, 흡수율, 종파속도 및 일축압축강도(UCS) 등의 실내시험을 수행하였다. 물리적 성질 변화는 미생물을 배양하지 않은 무기적 산화와 미생물을 배양한 생물학적 산화의 조건에서 배양기간에 따라 정량적으로 비교하였다. 그 결과, 배양기간 45일까지 측정된 pH는 무기적 산화의 경우 3.82-4.26 범위에 분포하는 반면, 생물학적 산화에 의한 pH 값은 2.20-2.57 범위 내에서 분포를 보였다. 미생물 유무와 배양기간에 따라 측정된 흡수율의 경우 무기적 산화는 최종단계에서 0.052%, 생물학적 산화는 0.073%로 나타났다. 공극률의 경우 무기적 산화는 최종단계에서 0.206%, 생물학적 산화는 0.281%를 보였다. 미생물에 의한 생물학적 산화는 무기적 산화에 비해 전반적으로 높은 값을 보였다. 종파속도는 배양기간이 지남에 따라 전반적으로 초기 평균값에 비해 낮은 속도 분포를 보였으며, 무기적 산화는 최종단계에서 1886 m/s로, 생물학적 산화는 최종단계에서 1410 m/s로 나타났다. 일축압축강도는 배양기간 따라 모든 시험편에서 감소를 보이며, 무기적 산화의 경우 최종단계에서 241.4 MPa로, 생물학적 산화의 경우 140.0 MPa로 나타났다. 결론적으로 배양기간에 따른 티탄철석의 물리적 특성 변화는 미생물에 의한 영향이 크게 작용하였음을 의미한다.

• 화약ㆍ발파
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• 제39권1호
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• pp.10-21
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• 2021

암석이나 콘크리트와 같은 취성재료는 재료에 동하중이 가해질 때에는 큰 변형률속도 의존성을 보인다. 이는 취성재료의 역학적 성질이 하중속도에 따라 크게 변화할 수 있음을 의미한다. 이런 성질 때문에 취성재료의 변형률속도 의존성은 발파공학이나 암석동역학 문제를 풀 때 반드시 고려해야 할 중요한 사항들 중의 하나이다. 하지만 불행하게도 국내의 경우, 암석이나 여타의 취성재료들의 동적물성을 특성화하는 연구들은 아직 미진한 상태에 있다. 본 연구에서는 거창 화강암과 고강도 콘크리트 시편의 동적특성을 파악하기 위해 홉킨슨 압력봉을 이용하여 동적 인장시험을 실시하였다. 시험방법으로는 ISRM이 제안한 동적 압열시험과 박리시험을 채택하였다. 일반적으로, 고변형률속도 하에서는 후자의 방법이 더 우수한 것으로 알려져 있다. 이들 두 종류의 시험을 실시한 결과, 시편들의 동적 인장강도가 거의 비슷하게 나타났다. 하지만 저자들은 애초에 시험방법에 따라 측정강도가 상이할 것으로 예상했었다. 따라서 서로 다른 방법을 적용했음에도 측정 강도가 비슷하게 나타난 것은 오히려 시험과정에서 어떤 오류가 개입된 것으로도 볼 수 있으므로 후속연구를 통해 이 부분에 대해 상세조사를 수행할 예정이다.

• 터널과지하공간
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• 제31권6호
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• pp.469-479
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• 2021

콘크리트의 폭렬방지 재료로서 PP섬유는 그 효과가 이미 확인되었다. 그러나 화재 시 발생하는 최대온도에 대한 고려가 필요하고 배합량에 따라 발생하는 믹싱문제 및 강도저하 문제의 해결이 필요하다. 본 연구에서는 RABT화재시나리오 하에서 PP섬유 함유량과 공기량에 따른 터널 세그먼트 라이닝의 화재저항성능을 살펴보았다. 그 결과, 모든 시험체에서 폭렬과 단면손실은 발생하지 않았으며, PP섬유 함유량이 작을 경우 상대적으로 최대온도가 높고 최대온도 도달시간 역시 빠른 것으로 나타났다. 반면, 공기량 차이에 따른 최대온도와 도달시간에 대한 어떤 경향을 발견하지 못했다. PP섬유 혼입량 0.75, 1.0, 1.5, 2.0 kg/m³인 경우에 대한 시험체 내부 온도분포 결과에서는 0.75와 1.0 kg/m³의 결과가 유사한 온도분포를 보였으며, 1.5와 2.0 kg/m³의 결과가 유사하게 나타났다. PP섬유 혼입량이 많을 경우 동일 깊이에서 내부 온도분포가 낮아지는 경향이 있는 것을 확인할 수 있었으며, PP섬유 혼입량 1.0 kg/m³와 1.5kg/m³의 결과에서 주목할 만한 차이가 발생함을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권5호
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• pp.1505-1516
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• 2014

본 연구에서는 시멘트 고결토 내에 실린더를 내장시킨 다음 유압으로 공시체 내부에서 인장력을 가하여 공시체를 직접 파괴시키는 직접인장시험 방법에 대한 연구를 수행하였다. 또한 기존 아령모양의 공시체를 이용한 직접인장시험과 대표적인 간접인장시험인 쪼갬인장시험을 실시하여 인장시험 방법에 따른 차이를 비교하였다. 인장시험용 공시체는 모래/시멘트비를 3:1 또는 1:1로 제작한 다음 7일 및 28일 동안 대기중 양생하였으며, 동일한 경우에 대해 10개의 공시체를 실험하여 평균값을 비교하였다. 한편 일축압축시험도 실시하여 일축압축강도와 인장강도의 비를 분석하였다. 내장형 실린더를 이용한 직접인장시험으로부터 얻은 인장강도는 아령모양 공시체를 이용한 직접인장시험으로부터 얻은 값보다 다소 높은 인장강도를 보였지만, 아령모양 공시체를 이용한 시험방법은 공시체 제작이 불편하고 시험 중 변곡부에서 파괴되는 경우가 자주 발생하였다. 탄성파괴를 일으키는 콘크리트나 암석에 적용하는 쪼갬인장시험방법으로 부터 얻은 인장강도는 표준편차가 가장 컸을 뿐 아니라, 시멘트 고결토와 같이 강도가 상대적으로 약해 탄소성파괴를 일으키는 재료에는 적용하기 어려웠다.

• 대한치과보철학회지
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• 제38권5호
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• pp.704-723
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• 2000

This study was undertaken to evaluate the tensile bond strength of In-Ceram alumina core treat-ed by ion assisted reaction(IAR). Ion assisted reaction is a prospective surface modification technique without damage by a keV low energy ion beam irradiation in reactive gas environments or reactive ion itself. 120 In-Ceram specimens were fabricated according to manufacturer's directions and divided into six groups by surface treatment methods of In-Ceram alumina core. SD group(control group): sandblasting SL group: sandblasting + silane treatment SC group: sandblasting + Siloc treatment IAR I group: sandblasting + Ion assisted reaction with argon ion and oxygen gas IAR II group: sandblasting + Ion assisted reaction with oxygen ion and oxygen gas IAR III group: sandblasting + Ion assisted reaction with oxygen ion only For measuring of tensile bond strength, pairs of specimens within a group were bonded with Panavia 21 resin cement using special device secured that the film thickness was $80{\mu}m$. The results of tensile strength were statistically analyzed with the SPSS release version 8.0 programs. Physical change like surface roughness of In-Ceram alumina core treated by ion assistad reaction was evaluated by Contact Angle Measurement, Scanning Electron Microscopy, Atomic Force Microscopy; chemical surface change was evaluated by X-ray Photoelectron Spectroscopy. The results as follows: 1. In tensile bond strength, there were no statistically significant differences with SC group, IAR groups and SL group except control group(P<0.05). 2. Contact angle measurement showed that wettability of In-Ceram alumina core was enhanced after IAR treatment. 3. SEM and AFM showed that surface roughness of In-Ceram alumina core was not changed after IAR treatment. 4. XPS showed that IAR treatment of In-Ceram alumina core was enabled to create a new functional layer. A keV IAR treatment of In-Ceram alumina core could enhanced tensile bond strength with resin cement. In the future, this ion assisted reaction may be used effectively in various dental materials as well as in In-Ceram to promote the bond strength to natural tooth structure.